II. MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP
2. Điều hoà hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ
a. Thí nghiệm của Jacob và Monod
Jacob và Monod tiến hành nuôi cấy vi khuẩn E.coli ở hai mơi trường: mơi trường có đường lactose và khơng có đường lactose.
- Trong mơi trường khơng có đường lactose thì vi khuẩn không tạo thành enzim phân giải lactose thành.
- Trong mơi trường có đường lactose thì vi khuẩn tạo thành enzim. Như vậy lactose chính là chất cảm ứng kích thích vi khuẩn tổng hợp enzim. b. Mơ hình operon Lac
Opêron Lac ở E.coli gồm các thành phần :
- Cụm gen cấu trúc Z,Y,A kiểm soát tổng hợp các enzim tham gia vào các phản ứng phân giải đường lactose có trong mơi trường để cung cấp năng lượng cho tế bào
-Vùng vận hành O (Operator) là trình tự các nu đặc biệt , nơi liên kết với Prôtêin ức chế làm ngăn cản quá trình phiên mã của các gen cấu trúc
- Vùng khởi động P ( Promotor): nằm trướcvùng vận hành của gen, là nơi mà ARN polymeraza bám vào để khởi đầu phiên mã
- Gen R (Relulater): nằm ngồi thành phần của Opêron có vai trị điều hồ hoạt động của các gen Opêron.Gen R kiểm sốt tổng hợp Prơtêin ức chế . Prôtêin này liên kết với vùng vận hành Ongăn cản phiên mã các gen trong Opêron
c. Cơ chế hoạt động của Operon Lac hi mơi trường khơng có lactose gen R phiên
mã, dịch mã tổng hợp protein ức chế.
Protein ức chế bám vào vùng O làm ARN polimeraza không bám vào được vùng P, gen cấu trúc Z,Y,A không hoạt động không tổng hợp được enzim phân giải lactose. hi môi trường có lactose, lactose bám vào protein ức chế làm protein ức chế không thể bám vào O, ARN
polimeraza bám vào vùng P thực hiện quá trình phiên mã tổng hợp các mARN. Tiếp tục quá trình dịch mã sẽ tạo ra protein chính là enzim phân giải lactose.
hi môi trường hết đường lactose protein lại bám vào vùng O và ức chế hoạt động của gen.
Operator là công tắc điều khiển phiên mã. Như vậy operon ln ở trạng thái bật
* Điều hồ ở sinh vật nhân sơ theo mơ hình Jacob và Monod là điều hồ ở cấp độ phiên mã. 3.
Điều hoà hoạt động gen ở sinh vật nhân chuẩn
a. Tín hiệu điều hồ
Là những phân tử do những tế bào đã biệt hoá cao độ sản sinh ra và lưu chuyển khắp cơ thể nhờ thể dịch. Các phân tử này tác động lên các nhóm tế bào đích để điều hồ hoạt động gen ở đó. Có hai nhóm phân tử điều hồ là hoocmon và các nhân tố tăng trưởng.
b. Cơ chế điều hoà
Ở sinh vật nhân chuẩn điều hoà hoạt động gen xảy ra ở nhiều cấp độ. Ngồi ra cịn có mặt gen tăng cường, gen bất hoạt.
- Điều hoà ở mức ADN (trước phiên mã): gen tổng hợp ra những sản phẩm mà tế bào có nhu cầu lớn như tARN, histon, …thường được nhắc lại nhiều lần.
Hoạt động của ADN cịn phụ thuộc vào mức độ tháo và đóng xoắn của NST. Ví dụ trên NST vùng đồng nhiễm sắc, NST cuộn xoắn vừa phải nên hoạt động của gen diễn ra bình thường. Vùng dị nhiễm sắc NST bắt xoắn chặt nên hoạt động gen diễn ra chậm hơn thậm chí khơng phiên mã.
- Điều hồ ở mức phiên mã: tương tự như điều hoà ở sinh vật nhân sơ - Điều hòa sau phiên mã: cắt bỏ các đoạn intron và nối các đoạn exon
- Điều hồ ở mức dịch mã: các mARN có mức độ sống khác nhau nên tạo ra số lượng sản phẩm là protein cũng khác nhau, số lượng riboxom trên mARN
- Điều hoà sau dịch mã: hệ thống enzim sẽ loại bỏ các protein một cách có chọn lọc khi tế bào không cần nữa